Los científicos han utilizado cámaras de súper alta velocidad para capturar el momento en que las gotas de líquido se combinan entre sí, proporcionando una visión única y sobrenatural de la dinámica de los fluidos que el ojo humano no puede observar por sí solo.
Utilizando una configuración experimental que involucraba dos cámaras sincronizadas de alta velocidad, una disparando desde un lado y la otra mirando hacia arriba (cortesía de un espejo en ángulo bajo un portaobjetos de vidrio), los investigadores pudieron estudiar la interacción de dos gotas separadas, como Impactador azul teñido conectado con una gota clara que descansa sobre la superficie de vidrio.
(Universidad de Leeds)
"En el pasado, ha habido casos en los que impactan dos gotas y te preguntas si se han mezclado o si una gota ha pasado sobre la otra". dice investigador de mecánica de fluidos Alfonso Castrejón-Pita de la Universidad de Oxford.
"Hacer que dos cámaras graben la interacción de gotas desde diferentes puntos de vista responde a esa pregunta".
(Sykes et al., Physical Review Fluids, 2020)
En las imágenes capturadas, puede ver que la gota azul, goteada de una bomba suspendida sobre el tobogán, pasa sobre la parte superior de la gota transparente como una manta, creando un chorro de superficie que se forma en menos de 15 milisegundos (15 milésimas de segundo ) después de que la pareja se uniera.
(Universidad de Leeds)
La imagen grabada desde la cámara al costado muestra que la gota azul se encuentra encima de la gota transparente, con una tensión superficial que impide que se mezcle.
"Dada una separación lateral suficiente entre gotitas de idéntica tensión superficial, se identifica un chorro de superficie robusto encima de la gotita fusionada", el equipo de investigación, dirigido por el primer autor Thomas C. Sykes de la Universidad de Leeds, explica en su estudio
"El procesamiento de imágenes muestra que este chorro es el resultado de un flujo superficial causado por la inercia del impacto y una línea de contacto inmóvil".
Pero dos gotas no siempre se convierten en una gota exactamente de la misma manera. El chorro de superficie creado en este tipo de evento puede mejorarse o incluso suprimirse, dependiendo de las manipulaciones de la tensión superficial. Este es un ejemplo de un fenómeno llamado Efecto Marangoni, que afecta la transferencia de masa a lo largo de una interfaz entre dos fluidos.
La vista lateral, que muestra que las gotas no se mezclan mientras persiste la tensión superficial. (Universidad de Leeds)
Además de ser bonito de ver, comprender la dinámica de fluidos en el trabajo aquí podría conducir a nuevos avances en el campo de la impresión 3D, lo que nos ayudará a aprender cómo reaccionarán los químicos globulares cuando la impresora los deje caer uno al lado del otro.
Por supuesto, necesita algunas imágenes de alta gama para capturar esta fusión de minutos a medida que sucede, una hazaña posible aquí gracias a las cámaras que funcionan a una velocidad de hasta 25,000 fotogramas por segundo.
"Las técnicas de imagen desarrolladas han abierto una nueva ventana sobre la tecnología de gotas" explica ingeniero mecánico Mark Wilson de la Universidad de Leeds.
"Pudimos exponer los flujos internos, mientras tomábamos imágenes a una velocidad suficiente para capturar la dinámica rápida".
los recomendaciones son reportados en Revisión física de fluidos.